TIBBİ LABORATUVARDA BİYOLOJİK VARYASYON VE UYGULAMALARI

Prof. Dr. Ergül Belge KurutaşSütçü İmam Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyokimya AD, Kahramanmaraş

Dünyada hastalık tanılarının % 70’ten

fazlası, laboratuvar testleriyle

konulmaktadır.

Bu oran giderek daha da artıyor.

Laboratuvar testlerinin doğruluğu 3 ana faktörün etkisindedir.

Preanalitik Faktörler

Analitik Faktörler

Postanalitik Faktörler

Analitik ve Postanalitik hatalar kalite kontrol programları ve dikkatli çalışmalarla en aza

indirilebilmektedir.

Analitik

%7-13

Cihaz hatası

İnterferans

Pre Analitik

% 32 - 75

Uygunsuztaşıma

ve işlem

Hatalı

kimlik

Yanlış

örnek

Yetersiz

örnek

Örnek

durumu

Post Analitik

% 18 – 18.8

Raporlama

Hatalı veri girişi

Onaylama hatası

LABORATUVAR TESTLERİNDE VARYASYON KAYNAKLARI

Analitikvaryasyon

Pre-analitikvaryasyon

Kişilerarası varyasyon

Total-analitik varyasyon Biyolojik varyasyon

Total-gözlenenvaryasyon

Kişiselvaryasyon

Laboratuvar tıbbındaanalitlerin ölçümündegüvenilir sonuçlarverilebilmesi için biyolojikvaryasyonun hesabakatılması gerekmektedir.

Güvenilir sonuçlar eldeedebilmek için varyasyonaneden olan kaynaklar en azaindirilmelidir. Bu süreç,örneklerin doğal varyasyonuhariç, ilişkili tüm laboratuvarsüreçleri için mümkündür.

BİYOLOJİK VARYASYON

Laboratuvar verilerinde biyolojik varyasyon, bir bireyde her bir analitin homeostatik ayar noktasında izlenen rastgele dalgalanmaları olarak tanımlanır.

Biyolojik Varyasyon

Tüm laboratuvar ölçümleri zamanla değişir.

Analitlerin zamansal değişimleri hakkında

bilgi, tanıda ve yorumlamada önemlidir.

Zamansal değişim oranı prognozda yararlı

olabilir.

www.biologicalvariation.com

• Onaylanan değerler homeostatik ayar

noktası etrafında rasgele dalgalanmayı

gösterir.

• Daha genel model ardışık sonuçlar

arasındaki korelasyonu sağlar (zaman

aralıklarında ki biyolojik varyasyon).

BİYOLOJİK VARYASYON MODELLERİ

BİYOLOJİK VARYASYONUN PRATİKTEKİ ÖNEMİ

• Bu sonuçların önemi nedir?

• Uygun analitik metot başarılı mı (tutarsızlık,doğruluk)?

• Ne zaman tekrar ölçmek gerekir?

• Bu sonuç, zaman içinde önemli ölçüdedeğişir mi?

TIBBİ LABORATUVAR ÖLÇÜMLERİNDE VARYASYON KOMPONENTLERİ

Analitik Varyasyon (CVA )

Birey-içi Biyolojik Varyasyon (CVI)

Bireyler-arası Biyolojik varyasyon (CVG)

BİREY-İÇİ BİYOLOJİK VARYASYON

• Yaş, cinsiyet

• Diyet, fiziksel egzersiz

• Patolojik durum, tedavi

• Gün-içi varyasyon, mevsimsel varyasyon

• Homeostazis

BİREYLER-ARASI BİYOLOJİK VARYASYON

Kişiler arasında biyolojik sıvıların komponentlerin konsantrasyonlarındaki

farklılıklar.

BİYOLOJİK VARYASYON ÖLÇÜMÜ

Nasıl deney yaparsınız?

Denek sayısı kaç olmalı?

Toplanan örneklerin sayısı kaç olmalı?

Çalışmanın zaman ölçeği (Kısa , Uzun)

Analiz edilecek örneklerin analitik varyansı en aza düşürüldü mü?

Analiz edilen örneklerin verilerinde uç değerler var mı?

İstatistik yapıldı mı?

Analiz sonuçlarının uygulanması.

BİYOLOJİK VARYASYON ÖLÇÜMÜ

• Çalışılan birey sayısı ve örnek sayısı çokönemli olmamakla beraber, en az 10 bireyve 5 örnek ile çalışılması önerilmektedir.

Biyolojik Varyasyon Ölçümü

o Örnekler bir günden daha kısa aralıklarlaalınmamalıdır. Bu kısıtlamanın haricindeörneklemeler arasındaki süre istenilenaralıklarla yapılabilir (örneğin, örnekler hergün, haftada bir veya ayda bir alınabilir.

o Birçok bilgi küçük çalışmalardan eldeedilebilir.

Total varyasyon: pre-analitik varyasyon

(SDP) + analitik varyasyon (SDA) + kişisel

biyolojik varyasyon (SDI)

SDT2 = SDP

2 + SDA2 + SDI

2

SDT = (SDP2 + SDA

2 + SDI2)½

CVT = (CVP2 + CVA

2 + CVI2)½

CVT = (CVA2 + CVI

2)½

Varyasyonun Gaussian bir dağılımı vardır ve

değerler ± 1, ± 2 veya ± 3 SD aralığında

bulunabilir.

Ölçülen değer ± Z x (CVA2 + CVI

2)½

Z x (CVA2 + CVI

2)½

BİYOLOJİK DEĞİŞİMLERAnalit CVI 1 CVG 2 CVpre 3 CVtop4

Albumin 3.1 4.2 1.8 5.74ALP 6.4 24.8 3.4 2 6.03ALT 24.3 41.6 1.4 49.71AST 11.9 17.9 3.4 22.56Bilirubin 25.6 30.5 4.2 4 2.04BUN 12.3 18.3 22.8 9Kalsiyıum 1.9 2.8 1.6 3.86Kolesterol 6 15.2 1.2 16.66CK 22.8 40 1.4 47.45Klor 1.2 1.5 1.4 2.45Kreat inin 4.3 12.9 2.3 13.96GGT 13.8 41 2.3 43.87Glukoz 6.5 7.7 3.2 11.06Demir 26.5 23.2 2.4 37.71K 4.8 5.6 3.1 8.35LDH 6.6 14.7 3.4 16.80Mg 3.6 6.4 3.1 8.17Na 0.7 1 1.4 1.89Fosfor 8.5 9.4 2 13.52TProt 2.7 4 2 5.40Trigliserit 21 37.2 1.2 44.01ÜAsit 8.6 17.2 1.8 19.791 Birey içi biyolojik değişkenlik katsayısı2 Bireylerarası-biyolojik değişkenlik katsayısı3 Kaynaklardan elde edilen pre-analitik değişkenlik katsayısı4 CVpop

2 = CVpre2 + CVA

2 + CVI2 + CVG

2 (CVA<1/2 CVI)

HASTALIKTA VE SAĞLIKTA KREATİNİN

State of Health CVI Number of Subjects

Length of Studies (days)

Number Samples/Sub

Healthy Median? 4.3

CRF 5.3 17 21 8

Type 1 DM 5.9 27 56 8

Impaired renal function

6.9 9 2 11

Type 1 DM 6.5 11 56 8

Post renal transplant 11.5 41 90 8

Acute MI 13.4 20 4 19.5

CKD children 13.0 54 540 9

Within Subject Variation (CVI,%) for Serum Sodium and Urea

No. of Time Sex status Na+ Urea

subjects

11 0.5 h m H 0.6 2.2

11 8 h m H 0.5 6.0

62 1 d H 0.6 4.8

11 2 weeks m H 0.7 12.3

10 4 weeks m H 0.9 14.3

14 8 weeks F H 0.5 11.3

111 15 weeks m H 0.6 15.7

37 22 weeks m H 0.5 11.1

274 6 months - H 0.5 11.2

15 40 weeks - H 0.7 13.9

9 2 d - RF 0.8 6.5

15 6 weeks F HP 0.8 14.5

16 8 weeks m DM 0.8 13.0

ÖRNEKLERİN TOPLANMASI

• Şartlar pre-analitik değişkenleri en aza indirmek için olmalıdır.

• Sağlıklı bireyler olacak.

• Her zamanki yaşam biçimleri.

• Hiçbir ilaç almayacak (alkol, sigara?).

• Aynı kişi tarafından kan alınmalı.

• Günün aynı saatinde düzenli aralıklarda olmalı.

• Numunenin transportu, işlenmesi ve saklanması için protokol ayarlanmalı.

Tercih edilen protokol: Cotlove ark.

• Sağlıklı birey.

• Örnekler ayarlanan zaman aralıklarında alınır.

• Örnekler işlenmiş ve dondurulmuş olarak saklanır.

• BÜTÜN örnekler mevcuttur:

• Tek bir zaman periyodunda tüm numunelerin analizi yapılır.

• Eşzamanlı tekrarlı analiz gerçekleştirilir.

• Kalite kontrol örnekleri ile birlikte çalışılır.

• Avantajı: Analitik varyansı en aza düşürmek

• Dezavantajı:

1) Sınırlı sayıda hasta ve örnekler çalışabilir

2) Analit saklama şartlarında stabil olmalı

Diğer Protokoller: Costongs ve ark.

• Cotlove ark. gibi toplama ve saklama işlemi yapılır.

• Tek bir zaman periyodunda tüm örneklerin analizi yapılır.

• Analitik varyansı değerlendirmek için kalite kontrol veya hasta örneklerini deneylerini çift çalışma gerçekleştirilir.

• Numuneleri toplama gününde bir veya iki kez analiz yapılmalı

• Dezavatajı: total varyans ile birey-içi vayanskarıştırılabiliyor

• Avantajı: Eğer örnek unstabil ise kullanışlı

VERİ ANALİZİ

Uç değerlerin identifikasyonuCochran testi –uç değerler

Reed testi –uygun olmayan bireyler

Nested varyans analizi (ANOVA)

2 AŞAMADA

BİYOLOJİK VARYASYON VERİ UYGULAMALARI

• Analitik hedeflerin saptanması (I, B, TEa).

• Seri sonuçlarında değişikliğinin önemi değerlendirilmesi (RDD ya da CD).

• Referans aralıkların kullanımının değerlendirilmesi (II).

• Homeostatik ayar noktalarını belirlemek için gerekli örnek sayısının değerlendirilmesi (NHSP).

Biyolojik Varyasyon Veri Uygulamaları

• Rapor değerlendirme stratejileri

• En iyi örneğin seçilmesi

• Mevcut testlerin kullanılabirliğinin

karşılaştırılması.

ANALİTİK HEDEFLERİN AYARI

Tutarsızlık (imprecision) için kabul edilen analitik hedef

CVGoal = ½ CVI

bundan dolayı;

CVAnalytical = CVGoal

Başarıldığı taktirde bir bireyin analitik hedefi (CVAnalytical): ¼ CVI

(Harris. Am J Clin Pathol 1979:72;274)

ANALİTİK HEDEFLERİN KULLANIMI

• Yöntem ve ekipman değerlendirilmesi

• Yöntem geliştirmenin ilk aşamalarında ele

alınmalıdır.

• Kabul Edilebilir Analitik İndeks (Index of Ficudiality)

CVAnalytical /CVGoal = <1 olduğunda, analitik hedef karşılanmış olur.

(Fraser Clin Chem 1988:34;995)

Ardışık Sonuçlardaki Değişikliklerin Öneminin Değerlendirilmesi

• Seri ölçümlerde sonuçların farklı olabilmesi için sonuçların

nümerik farklılığının total varyasyondan büyük olması

gereklidir. Bu değere kritik fark (CD) veya referans değişim

değeri (RDD) denir.

RDD = 2½ * Z * (CVA2 + CVI2)½

Olasılık = % 95 Z = 1.96Olasılık = % 99 Z = 2.58

• Birey -içi varyans homojen olduğunda sadece geçerlidir.

(Costongs J Clin Chem Clin Biochem 1985;23:7-16)

REFERANS DEĞİŞİM DEĞERİ

• Laboratuvarların istenilen kalite değerlerineulaşabilmesi için kullanılan formül, özellikle CVI ‘yabağlı olduğundan RDD değeri bütün laboratuvarlariçin aynıdır.

• Bu durum, sağlık durumundaki değişiklikler için,analitlerin çoğunluğunun yüksek bireysellik (birey-içibiyolojik varyasyonun bireyler-arası biyolojikvaryasyondan daha düşük olması) göstermesindenötürü RDD kavramının popülasyona dayalı referansaralıklarından daha iyi bir yaklaşım olacağı anlamınagelmektedir

63 yaşında, erkek hasta

Serum kolesterol 254 mg/dL

1 ay sonra tekrarlandığında 223 mg/dL

Bu değişim anlamlı mı?

Yaşam tarzı değişiklikleri

Hastamızda Kolesterol 1: 254 mg/dL

Kolesterol 2: 223 mg/dL

Fark 31 mg/dL

Yüzde olarak ifade edersek (31/254) x 100= %12

Z = 1.96 (P<0.05 için) ve 2.58 (P<0.01 için)

CVA %1.6 ve CVI %6

(RDD)= 2 ½ x Z x (CVA2 + CVI

2)½

Z=1.96 için RDD %17.2

Z=2.58 için RDD %22.6

İKİ DEĞER BİRBİRİNDEN FARKLI

DEĞİL!

Popülasyona Dayalı Referans Değerlerin Kullanılabilirliğinin Değerlendirilmesi

Popülasyona dayalı referans değerler

bireysellik indeksi (index of individuality, II) ile

adlandırılmakta olup birey-içi biyolojik

varyasyonun bireyler-arası biyolojik

varyasyona oranı ile belirlenir

BİREYSELLİK İNDEKSİ

• Bireysellik indeksi, test sonuçlarının referans aralık ile karşılaştırılarak değerlendirilmesinin uygunluğu hakkında bilgi veren bir parametredir.

• İndeks sonucu küçüldükçe bireysellik artar. Eğer II <0.6 ise bireysellik yüksektir ve sonuçların mümkün olduğunca kişinin kendi eski sonuçlarına göre değerlendirilmesi uygundur.

• II >1.4 ise sonuçların referans değerlere göre ele alınması uygun kabul edilir.

Biological variation components in urine samplesof patients with T2DM or DN and healthy

individuals.

aCVA (%) bCVTI (%) cCVG (%) dI.I. eRCV (%)

T2DM patients

CAT 4.27 18.09 32.07 0.56 50.10

CuZnSOD 6.25 14.45 27.03 0.53 40.02

MDA 7.16 31.39 17.28 1.81 86.95

DN patients

CAT 3.56 15.14 29.67 0.51 41.93

CuZnSOD 5.22 8.61 24.02 0.35 23.84

MDA 8.23 25.40 16.25 1.56 70.35

Healthy Individuals

CAT 3.51 9.08 23.48 0.38 27.92

CuZnSOD 4.00 5.60 31.08 0.18 15.51

MDA 7.23 21.00 11.96 1.50 49.86

Components of biological variation and derived parameters for oxidative stress biomarkers and LDH

in mice.

Variables

aCVA

(%)

aCVI

(%)

bCVG (%) dRCV

(%)

eII (Categoryf)

G6PD (U/g Hb) 1.19 22.51 7.38 62.43 3.05 (High)

CAT (U/g Hb) 14.09 23.03 29.42 74.78 0.78 (intermediate)

SOD (U/g Hb) 6.18 11.12 21.14 35.23 0.52 (Low)

GST (U/g Hb) 9.13 12.00 12.58 41.76 0.95 (intermediate)

LDH (U/g Hb) 2.11 16.45 11.27 45.93 1.45 (intermediate)

GSH (µmol/g Hb) 4.12 23.40 11.20 65.81 2.08 (High)

MDA (nmol/g Hb) 4.75 9.03 31.55 28.26 0.28 (Low)

Adv Lab Med Int. 2014; 4(1): 9-16

Biological variations of Xanthine oxidase and

myeloperoxidase in sterile human urine

Meral Miraloglu, Ergul Belge Kurutas, Pınar Ciragil.

Abstract

The analytical, intra-individual and inter-individual variations were determined for

xanthine oxidase (XO) and myeloperoxidase (MPO) and the reference values were

established. A total of 380 apparently healthy people, 177 male and 203 female (from 20

to 82 years, average 40 years old), were randomly selected from villages and cities of the

southern part of Turkey. XO and MPO activities in human sterile urine samples were

measured by spectrophometric method. The distributions were Gaussian and no

significant difference was observed between the male and female subjects. The mean

value (standard deviation) of the population investigated for XO was 414.0 (93.3) U/L,

and for MPO 104.5 (49.2) U/L, respectively. The analytical, intra-individual and interindividual

variations were assessed in 20 apparently healthy subjects and were found to

be; XO: 6.2 %, 21.2%, and 19.2% MPO: 4.0%, 16.4%, 11.7% respectively. The results of

the index individuality showed that reference values of XO and MPO could be used for

diagnostic purposes in various diseases.

Key words: Sterile urine, xanthine oxidase, myeloperoxidase, biological variations

Adv Lab Med Int. 2014; 4(3): 64-72

Evaluation of reference values and biological variations for

neuron – specific enolase in sterile human urine

ergul belge kurutas, Meral Miraloglu.

Abstract

The analytical, intra-individual and inter-individual variations for neuron-specific enolase (NSE)

were determined and the reference values were established in sterile human urine. A total 400

apparently healthy people, 192 male and 208 female (from 25 to 63 years, average 44 years old),

were randomly selected from villages and cities of the southern part of Turkey. Reference values of

NSE were established from this population. Furhermore, biological variations of NSE were assessed

in 20 apparently healthy subjects for over thirty-day period. NSE activity in spot urines of all

individual were determined by ELISA method. The mean value (standard deviation) of the

population investigated for NSE was 0.496±0.136 ng/mg Cr. Furhermore, the analytical, intra-

individual and inter-individual variations were assessed in 20 apparently healthy subjects and were

found to be; NSE: 5.0 %, 20.2% and 14.2%. The results of the index individuality showed that

reference values of NSE could be used for diagnostic purposes in various diseases.

Key words: Sterile urine, neuron-specific enolase, biological variations

• Modeli anlamak ve uygulamak basittir

• Biyolojik varyasyon üzerine birçok veri vardır.

• Bireyin kendi içinde ve bireyler arasındaki biyolojik varyasyon hangi coğrafyada olursa olsun sabit.

• Modelin büyük oranda pratik ve eğitici değeri vardır.

İstenilen analitik kalite de birey içi ve bireyler arası

biyolojik varyasyon esas alınmalıdır. Çünkü; ;

SONUÇ

Biyolojik varyasyon verileri ile

Analitik kalite hedefleri belirlenebilir.

Seri ölçümlerdeki farkların anlamlılığı değerlendirilir (RDD).

Popülasyon tabanlı referans aralıklarının kullanılırlığıdeğerlendirilir.

Homeostatik karar noktasının belirlenmesi için gereken örneksayısı belirlenir.

Sonuçlarin en iyi raporlanma tarzı belrlenir.

En iyi örnek seçilir (en düşük değişkenliği olan).

Mevcut testler arası karşılaştırma yapılır.

Testlerin klinik kullanılırlığı değerlendirilir.

SABRINIZ İÇİN TEŞEKKÜR

EDERİM